Mischkristall

Metallurgy
Aus zwei oder mehreren Arten von Atomen aufgebauter Kristall, bei dem eine kontinuterliche Änderung der Zusammensetzung innerhalb bestimmer Grenzen nicht mit einer Änderung des Gittertyps verbunden ist. Mischkristalle entstehen bei der Erstarrung einer Legierung, deren Komponenten sowohl im flüssigen als auch im festen Zustand vollständig ineinander löslich sind (Bild 1).

Die Erstarrung beginnt bei der Liquidustemperatur und ist mit Erreichen der Solidustemperatur beendet. Der Mischkristall weist je nach Legierungszusammensetzung entsprechend unterschiedliche Massengehalte der Legierungskomponenten auf, die aber vollkommen ineinander gelöst sind. Der Mischkristall wird auch als „feste Lösung“ (Mischphase) bezeichnet.

Die Löslichkeit im festen Zustand kann auch auf einen Teilbereich des betreffenden Legierungssystems beschränkt sein. Bild 2 zeigt als Beispiel das Zweistoffsystem Blei-Zinn, bei dem sich im mittleren Legierungsbereich und insbesondere bei Raumtemperatur eine vollständige Unlöslichkeit im festen Zustand einstellt (Mischungslücke). Es bildet sich ein Eutektikum, das aus den beiden Mischkristallen α und β besteht.

Die Löslichkeit der Mischkristalle nimmt im System nach Bild  2 mit fallender Temperatur ab. So hält beispielsweise der α-Mischkristall bei der eutektischen Temperatur von 183 °C noch 19 % Sn in Lösung; dies ist seine maximale Löslichkeits- oder Sättigungsgrenze. Mit abnehmender Temperatur vermindert sich die Löslichkeitsgrenze des Zinns im α-Mischkristall, bis sie bei Raumtemperatur in diesem Beispiel einen Wert von nahe Null erreicht. Einen ähnlichen Löslichkeitsverlauf zeigt auch der β-Mischkristall im System Pb-Sn.

Mischkristalle bilden im Gefüge einheitliche Körner, deren Korngrenzen deutlich sichtbar sind (Bild 3).

Bild 1: Zustandsschaubild Kupfer-Nickel als Beispiel für ein mischkristallbildendes Legierungssystem© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Zustandsschaubild Blei-Zinn als Beispiel für ein Legierungssystem mit beschränkter Löslichkeit im festen Zustand© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Mischkristallgefüge einer Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierung mit homogenen Kupfer-Zinn-Mischkristallen an deren Korngrenzen unlösliches Blei eingelagert ist.© GIESSEREI LEXIKON

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